不锈钢加工中切削液的选择

ruan1012

金属加工切削液是机械加工工业的重要配套材
料,它是随着机械加工工艺的进步而发展起来的。人
  ]/ j& i' x! M; H- Y: t9 t6 ]们使用切削液最早是从水开始的,后来使用简单的水
& _: N( z5 j, k5 ]2 O$ y7 r6 `2 w基溶液和动植物油。直到20世纪初,人们能够从原
9 }/ Q* o1 c# G2 l. u& E) T; L油中提炼出大量的润滑油之后。尤其是发明了各种润
滑油添加剂以后,才真正开始了现代意义上的机械加
工配套切削液的发展。
1　不锈钢切削加工的特点及其对润滑冷却液的要求
(1)加工特点
由于不锈钢在机械性能方面具有高的抗拉强度、
3 W/ y9 W9 b% l6 [% b7 e6 q屈服强度、延伸率和冲击值,而且其高温强度和硬度
亦高,另外,不锈钢还具有很高的耐腐蚀和耐高温等
特点。因此,它被广泛地应用于机械、石油化工、电
) R; x. f  `& Z0 ?子仪表、国防等工业部门。在物理性能方面其导热点
8 Z3 _; P$ o8 Y/ s4 X+ |  E较低,由于这些性能,使其切削加工具有以下四个特
0 ]; [( P9 k* a. w点,即:①切削力大,②切削温度高,③粘刀现象严
) H) ~; Y. A# P( x7 E" f重,④加工硬化趋势强。由于以上的切削特性,不锈
钢在切削过程中表现出切削功率消耗大,切削温度
高,出现刀具寿命短和加工工件表面质量低等现象。
4 I% f3 T/ M5 d4 ^(2)不锈钢加工中对润滑冷却液的要求
一般材料的切削加工是流体润滑和边界润滑相混
: J# I. m8 D/ {9 f; s; j存在。流体润滑是指运动着的两个物体表面被连续的
% ]9 M* w; {7 h  f2 R1 t润滑剂膜完全分离,阻止了物体间直接摩擦。对于不
锈钢等难加工材料,在切削加工时,切削力大,刀具
6 F- |/ k. H1 D7 t6 K* }面和切屑间的垂直应力,一般可达数万牛顿。在这样
4 L, @5 s9 k! K6 Y- |高的压力下,润滑剂膜完全被压破,刀具和切削发生
直接摩擦,得不到流体润滑因而近似于边界润滑状
态。因此,对于不锈钢这种难加工材料,它在切削加
工时是以边界润滑为主的。
" R4 i6 K& Y7 k在切削加工中,影响边界润滑的因素很多,润滑
剂的油性和极压性能是主要因素之一,润滑剂的油性
0 V: d3 S6 _# `9 B  {6 _2 |是靠其极性分子在金属表面的吸附作用实现的,由于
不锈钢在切削加工时的切削温度高,在高温下,这种
不大的吸附力易被破坏而使其油性失去作用,出现金
属间接触摩擦,造成严重磨损。为了保证边界润滑膜
不被破坏,需要向润滑剂中加入极压添加剂。极压添
加剂与金属摩擦而发生反应,生成相应的化合膜;该
+ r, b8 B/ y4 N! k$ X膜在高温下能维持切削和刀具的润滑,从而减少刀具
磨损,提高加工质量,因此切削不锈钢材料要求采用
+ F! L/ i6 _% c+ @! m含有极压添加剂的切削液。
此外,由于切削不锈钢时切削力大,产生的切削
热也大,因此,切削液还必须具有优良的冷却性能,
/ l0 f& M/ x! A# s  ?8 t使加工过程得到充分冷却,以保证工件的加工精度及
一定的刀具寿命。
所以,针对不锈钢的切削特点,其切削液必须具
8 k* t- O: l# @' s# Q5 _. m有优良的润滑、冷却性能和渗透能力,还应具有一定
# x# u! f, d2 y* v' N的防锈清洗性能。
2　不锈钢加工中切削液的选择
切削液可分为非水溶性和水溶性两大类。就冷却
3 R0 Z$ r% G4 e. k  L1 [性来看,油溶性切削液的冷却效率是很低的。对于不
锈钢切削,由于它自身具有导热点低的特点,所以油
性切削液不易进行有效的冷却。在实际操作中往往会
由于加工余量大、产生热量多未能及时散热而使切削
油冒烟,从而影响加工。水溶性切削液能迅速传散切
削时产生的热量从而达到理想的冷却效果。
水溶性切削液又分为乳化液和合成液两种,合成
5 i8 F! |# _  z+ P- w2 g液虽然在冷却性能方面是最优的,但其润滑性却较
差,在加工中较难形成理想的润滑膜、容易产生刀具
面与工件之间的直接接触而形成所谓的干摩擦,使刀
与屑之间接触长度变长,剪切角变小,从而增加切削
/ Z. a$ {5 o/ X8 G" {7 J. Q难度。所以它很难满足在切削时以边界润滑为主的不
锈钢切削加工的要求。乳化油的润滑性和冷却性介于
6 p% \' ~$ W' n. D# s0 S油剂和合成液之间,但普通乳化油由于含油量大使得
冷却性一般、较易腐败发臭,故难以满足不锈钢加工
0 b! m  K  w" q- `* |$ Q的特殊加工要求。
5 y2 J( g  ^$ C5 j+ G% \2 G刀具耐用度(min)
# M! g8 i5 R; |" R# S* X工件:18-8不锈钢(SUS7)
刀具20(0,10,6,6,15,15,015mm)
切削条件:t=2mm　s=0125mm/r
# O+ M! v2 j7 [判定标准:VB=016mm
2 P, i8 g/ c( A9 ~( c- s图1
微乳型切削液是一种新型的水基极压切削液,它
是由矿物油加极压添加剂和表面活性剂溶于水形成的,
. {" o7 h8 N6 [! ]! o! @7 Y) T1 {7 i  t但其含油量远低于乳化液中油的含量,表面活性剂含
量高,使分散在水中油滴微粒的直径比乳化液小,渗
透能力强,能有效地润滑和冷却刀切面。由于微乳化
液特有的组成,使得它兼顾了油基切削液、乳化油及
' v. `. w; S* c! u( O0 O( J; r3 V9 {& U纯合成切削液的优点,具有优良的润滑、冷却、渗透
和防锈性能,能有效地满足不锈钢的加工要求。在不
# S; h. H- o3 L& T& S3 F7 n锈钢等难加工材料中得到了广泛的应用,是不锈钢加
! X3 z  m/ J! _3 {工的理想切削液。
图1是切削不锈钢时对应于各种切削液的刀具耐
* x. y& V! ?4 Q用度。
目前,国内此类型水溶性难加工切削液产品已有
& g5 [+ q& k* [许多,其中广州机械科学研究院研制并生产的BQY不
+ m. f* g3 i6 S3 M锈钢切削液、WEP微乳化切削液都是上述类型的切削
液的典型代表,已得到了广泛的应用,市场反应良
" n" g! i/ D/ v1 c$ c/ G; ^' R( O( T好,并取得了较为可观的经济效益。
参考文献
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